多次压氦法和预充氦压氦法质谱细检漏方法研究

密封电子元器件在长时间存放后,会存在无法检测的现象.当超过密封件细漏检测的最长候检时间时,应再次压氦,然后进行细检漏.按现行的各种规范的规定,压氦法和预充氦法再压氦的条件、程序和判据一般均与首次压氦相同,但分析表明,这样可能会使测量漏率判据出现成倍或更大的偏差,有时会出现大漏的漏检和细漏的错判.推演出多次压氦法和预充氦压氦法的测量漏率判据公式,给出了相应的压氦条件和细检漏的最长候检时间,从而更为便捷准确地解决了长候检时间下的密封性检测问题.     

氦质谱细检漏的基本判据和最长候检时间

国内外普遍认为,现行军用标准有关氦质谱细检漏的测量漏率判据,对于筛选后内部水汽含量小于5 000 ppm的要求过于宽松.但标准改进中,加严判据与检测条件之间的矛盾,使人们处于困窘的局面.作者主张以氦气交换的时间常数τHe为主要变量,以严密等级τHemin为基本判据,简化了氦质谱细检漏测量漏率公式,选择了一条可更为简捷分析和处理问题的技术途径.进而推演提出了压氦法和预充氦法的最长候检时间公式,小内腔容积时再辅以二步检测法和贮存法,可从几倍到几个数量级地拓展最长候检时间,从而破解了候检时间过短这一技术瓶颈,为降低吸附漏率创造了条件,为设计加严判据要求的压氦法和预充氦法的固定方案和灵活方案,为全面改进密封性氦质谱检测方法标准提供了理论依据,对控制密封元器件长期贮存后的内部水汽、提高其可靠性有重要意义.     

元器件氦质谱检漏失效判据的分析

比较了现行国军标中氦质谱检漏固定法与灵活法标准判据,在相同条件下,2种方法的判据有数量级上的差别。相同内腔体积的半导体分立器件、电子及电气元件和微电子器件,由于器件种类不同,封装、工艺等不同,细检漏的判据仍然存在较大差别。分析了美军标中氦质谱检漏标准判据,指出国军标和美军标氦质谱检漏标准判据存在一定的不适用性,建议元器件氦质谱检漏的标准判据应进一步改进。     

氦质谱细检漏国军标的修改方案

以前期研究成果为基础,计算分析了国际电工委员会标准和我国国家标准中密封严酷度分级的氦质谱细检漏测量漏率判据,提出了进行密封严密度分级的国军标修改方案及相关因素的处置方法.     

以内部气体质谱分析检测元器件密封性的方法

基于内外气体交换的分子流模型,采用了以τHemin为基本判据和定量确定最长候检时间的方法,提出了以内部气体质谱分析检测元器件密封性的方法及其氦气含量法和氩气含量法,给出了这种方法的判据公式、压氦或压氩压力时间和最长候检时间公式或确定方法,规定了检测判定程序。内部气体质谱分析,需要时辅以粗漏检测,能够进行具有更高灵敏度和准确性的、破坏性的密封性检测,可用于鉴定检验、周期检验和认证性检测。     

去除吸附氦试验及相关标准分析

介绍了两种典型的密封样品的去除吸附氦试验,吸附氦漏率的测试是在Inticon公司Pemicka700H型积累氮质谱粗漏细漏组合检漏仪上进行的。给出了试验数据、拟合模式和结果,进而分析了最新的美国军用标准MIL-STD-750—1／883J氯质谱检漏方法在降低被检件吸附氦漏率方面的不可检测性．并综合分析了这两项标准的其他问题,提出了全面改进的方案。     

电子元器件内部水汽含量与密封性关系的研究

通过对密封性氦质谱细检漏漏率公式和内部水汽含量公式的推演,并通过典型实例对电子元器件内部水汽含量公式进行了验证,同时对国内外军用标准漏率判据的计算标准进行了改进分析,研究发现：现行的中国和美国密封性军用标准的漏率判据普遍保证不了几个月或更长贮存和使用时间的内部水汽含量要求,这必将危及密封电子元器件的可靠性,所以建议进一步开展研究,并修改有关密封性氦质谱细检漏的中国国家军用标准。     

低温容器的氦质谱检漏

分析了大、小型低温容器的氦质谱检漏的各自特点及应注意的问题,讨论了部分国产氦质谱检漏仪的应用特点。     

漏率公式与判据和内部气体含量的分析研究(一)

在对氦质谱细检漏漏率公式的分析和对密封腔体内外气体交换过程公式的推演中,以氦气标准漏率LHe代替等效标准漏率L,引用了氦气交换时间常数τHe,使公式更为真实和简单直观。通过漏率偏差的分析和内部气体含量的计算表明,能够应用文中的公式对密封腔体内外气体的交换过程进行工程计算。计算分析了现行某些标准中各种试验条件漏率判据所对应的τHe,着重指出漏率符合接收判据并不能有效保证内部水汽含量要求。讨论了这些标准中进行的改进、存在的密封性等级及进一步改进的必要,并提出了建议进行研究的内容。     

漏率公式与判据和内部气体含量的分析研究(二)

在对氦质谱细检漏漏率公式的分析和对密封腔体内外气体交换过程公式的推演中,以氦气标准漏率LHe代替等效标准漏率L,引用了氦气交换时间常数τHe,使公式更为真实和简单直观。通过漏率偏差的分析和内部气体含量的计算表明,能够应用本文的公式对密封腔体内外气体的交换过程进行工程计算。计算分析了现行我国国家标准和美国标准各种试验条件漏率判据所对应的τHe,着重指出漏率符合接收判据并不能有效保证内部水汽含量要求。讨论了这些标准中进行的改进、存在的密封性等级及进一步改进的必要,并提出了建议进行研究的内容。     

漏率公式与判据和内部气体含量的分析研究(三)

在对氦质谱细检漏漏率公式的分析和对密封腔体内外气体交换过程公式的推演中,以氦气标准漏率LHe代替等效标准漏率L,引用了氦气交换时间常数τHe,使公式更为真实和简单直观。通过漏率偏差的分析和内部气体含量的计算表明,能够应用本文的公式对密封腔体内外气体的交换过程进行工程计算。计算分析了现行我国国家标准和美国标准各种试验条件漏率判据所对应的τHe,着重指出漏率符合接收判据并不能有效保证内部水汽含量要求。讨论了这些标准中进行的改进、存在的密封性等级及进一步改进的必要,并提出了建议进行研究的内容。     

氦质谱检漏试验方法分析

从电子元器件气密性封装的原理入手,介绍了常用的检漏试验方法,阐述了美军标MIL-STD-883氦质谱检漏试验方法的最新发展,分析了积累氦质谱试验方法的特点及要求,并探讨了基于氦气交换时间常数τHe的氦质谱检漏思路。     

Quantitative Characterization of True Leak Rate of Micro to Nanoliter Packages Using Helium Mass Spectrometer

We propose a method to quantify the true leak rate of micro to nano-liter packages using the helium mass spectrometer. A new concept called “preprocessing time” is introduced to take into account 1) the instability of the helium mass spectrometer during the initial part of its operation and 2) the contribution of viscous conduction to the total conduction. The proposed method utilizes the complete profile of the apparent leak rate measured by the mass spectrometer and determines the true leak rate by performing a nonlinear regression analysis. The method is implemented successfully to measure the true leak rate of micro-electro-mechanical system packages. The validity of the proposed scheme is corroborated experimentally.      

标准中氦质谱检漏试验判据的研究

通过计算,指出美国军用标准MIL-ST0-750E<半导体器件试验方法>的方法1071.8中的氨质谱检漏的固定方法和灵活方法判据的宽严程度有明显的差异,多数情况下超过一个数量级.建议在参考此类标准和执行类似标准时应加以注意.     

Helium permeation as a fast quality indicator for barrier properties of solar cell encapsulates

The advent of flexible electronic devices and flexible thin‐film photovoltaic modules increases the need for transparent and flexible high‐barrier films. Conventional methods for measuring the barrier properties of such films are costly and time consuming. In our work, we present a method where we correlate water vapor and helium transmission rate measurements on strained barrier films with thin‐film solar module performance. We show that the detected properties correlate well with the performance of a CIGS mini module exposed to damp‐heat environment. The critical strain limit for a substantial decrease in barrier properties was identified for an ETFE‐based barrier film incorporating an inorganic barrier layer. It was found that the detection of the helium transmission rate provides a fast and reliable way to identify damage to barrier films and is therefore suitable as means for quality control or incoming goods inspection.